精確高效谷物分離機的設計,精確高效谷物分離機的設計,精確,高效,谷物,分離,設計 Manuf智力J備有工藝(2005):551-559 25.10.1007 / s00170-003-1843-3 Masood?b?阿巴斯懸Shayan?a?e卡拉調查設計和制造機械輸送系統(tǒng)，有食品加工。 2003年3月29日收到:2003年6月21日/接受:6月23日/發(fā)表在線:2004年，斯普林格出版社倫敦有限ó2004年 摘要：本文章介紹了開發(fā)方法和技術進行將降低成本和時間的設計、制造和裝配的機械輸送系統(tǒng)的研究的結果，應用于食品和食品飲料行業(yè)。改進后的方法來設計和生產的自動調節(jié)式氣力輸送的組件是基于新的材料、零件、成本、使用規(guī)則的設計制造和面向裝配的設計。結果在一個測試輸送系統(tǒng)驗證的好處——通過采用改進的技術。整體材料成本和傳統(tǒng)的方法相比降低了19%，整體裝配成本相比,降低了20%。 關鍵字：裝配.DFA?DFM.設計，機械輸送。 1介紹 輸送系統(tǒng)應用于食品和飲料行業(yè)高度自動化的定制結構組成的一個大型零件的數量和用來攜帶產品,如食物紙箱裝,喝的瓶子和罐子在快速生產和組裝線。大部分的處理和包裝的食品和飲料-在紙箱、持續(xù)經營再保險——瓶或罐等。在一個被控制quired移動速度,對充填或者裝配墨粉壽命結束- 成為。他們的操作需要高效、可靠的我-傳送帶運輸,操作時,范圍從高架地板-類型的安裝類型的連鎖店,或者帶式輸送機滾筒驅動系統(tǒng)。近年來,極大的壓力來自客戶低成本但高效的機械輸送系統(tǒng)使得制造商重新檢查他們的當前的設計和組裝等看看另一種方法和手段來制造更多經濟、可靠的輸送帶,為他們的客戶帶來方便，目前,懸Masood(u)?b?a?e Shayan阿巴斯卡拉工業(yè)研究所一本史文朋, 一本史文朋理工大學,墨爾本,澳大利亞3122山楂, 電子郵件：smasood@swin.edu.au: 改進后的新零件大多數物料搬運設備,硬件和軟件兩個方面,都是高度專業(yè)化,呆板的和昂貴的配置、安裝維持[1]。輸送帶,被固定在以他們的位置和根據他們的同步輸送帶速度,任何轉換的輸送系統(tǒng)非常困難和前期陷入沉思。在今天的從根本上改變工業(yè)市場,有一個需要執(zhí)行一種新的制造策略,一個新的系統(tǒng)經營理念,并提出了一種新的系統(tǒng)控制軟件和硬-陶瓷的發(fā)展理念,可應用于設計的新一代的開放、靈活物料搬運系統(tǒng)[2]。何鴻燊和Ranky[3]模型,提出了一種新的模塊化可重構二維和三維的輸送系統(tǒng),包括一個開放的稀土-可配置的軟件體系結構的基礎上,CIM-OSA(打開 系統(tǒng)架構)模型。指出研究地區(qū)輸送系統(tǒng)的改進、完善和提高,用于飲料-焦化是非常有限的。大部分的發(fā)表的研究論文是指揮 用于改善輸送系統(tǒng)的操作和交互的系統(tǒng)非常復雜的軟件和硬件。本文提出一種研究調查，實踐證明,使用當前技術標志、制造和裝配型鏈式的地板上 驅動機械輸送設備,以減少制造這樣的運輸機的時間和成本。應用了并行工程的設計和實施的基本原則 面向裝配的設計制造和[4、5],幾個關鍵研究了輸送機零部件都是為他們的功能、材料適宜性、強度準則、成本和簡化了安裝的 整體輸送系統(tǒng)。這個關鍵零部件進行了改性用新的形狀和幾何位置重新設計,以及一些新材料。改進后的設計方法和功能 驗證了新型平零件上測試了一種新測試,系統(tǒng)設計、制造和組裝過程中使用。 設計制造和裝配DFMA) 近年來,研究在該地區(qū)的可制造性設計和裝配已成為非常有用,因為他們正在考慮提高工業(yè)設施和生產。然而,沒有足夠的工作完成后,在該地區(qū)輸送機的設計,特別是相關的組件是使得越來越多的圖紙數據與重組。輸送過程的設計基于傳統(tǒng)的方法。 大量的文章發(fā)表,investi -DFMA封閉的相關問題,并將其應用于各種methodolo -要達成目標,使經濟、高效和成本證明 有效的對這些公司正在調查之中。 主要的分類知識就可以影響DFMA - 問題的一般準則為(1)、(2)特定公司的最佳 (3)進行resource-specific過程和或約束。一般指通常適用rules-of-thumb指南,到制造領域的設計師應該注意。下面的列表整理了DFM指南[6]。 ?設計最小數目的部分 ?開發(fā)一種模塊化設計 ?最小化部分變化 多功能?設計部件 multiuse?設計零件 為便于設計部分的0.9%的制造 ?避免單獨緊固件 靈活性:?最大化設計為便于裝配 處理:設計?最小化處理的簡報 ?評估的裝配方法 ?消除調整 避免靈活的組件?:他們很難對付 ?使用零件已知的能力 偏執(zhí)?允許的最高部分 使用已知的和證明?零售商和供應商 在derated?使用零件析出大量的價值觀與沒有邊際 ?最小化組件 ?強調標準化 ?使用盡可能簡單的操作 使用已知的能力?操作 啟動和干預措施。?最小化 承接的工程更改?批量生產 這些設計指導方針應該被認為是“最優(yōu)的建議”。他們通常會導致高質量、低-成本,地設計。偶爾的妥協(xié)必須被做,當然。在這些情況下,如果一個指導方針,走過去了對市場營銷或性能要求,下一個最好的選擇應選擇[7]。 它是指特定公司的最佳實踐的內部設計公司開發(fā)的條例,通常是在很長一段時間,和設計師是沿襲。這些設計規(guī)則是確定的公司等導致質量得以改善嗎通過識別和效率的總體關系特定的過程和設計決策。公司使用這樣的培訓指導方針的一部分給設計師的產品需要大量的手工裝配或-維護。值得注意的是,大部分的方法論擅長任選一種被快速和容易的開始,或者是被更正式的。例如,指導方針,布斯羅伊德Dewhurst[8],在DFA被視為定量和系統(tǒng)的。 而DFM指導方針,這僅僅是法則經驗豐富的專業(yè)人員,是源自于一些定性和不那么正式的[9]。 3．傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)的設計 輸送系統(tǒng)的設計和制造是一個非常復雜和費時的過程。像每個輸送系統(tǒng)一個定做的產品,每個項目不同于其他的項目在規(guī)模、產品和布局。該系統(tǒng)設計是基于客戶需求,產品的規(guī)格要求。該系統(tǒng)布局必須適合在空間所提供的公司。這個過程的設計規(guī)劃系統(tǒng)-輸送機瞬變電磁法(tem)涉及修改以及可能要花上數天到數月不等或某些情況下十年。一個以最低的成本和最大。 最有可能的客戶適用性得到認可。圖1顯示一個圖解的布局對一典型輸送機系統(tǒng)安裝在生產線用于標簽塑料瓶。輸送機系統(tǒng)的不同地區(qū)特殊的技術鑒定的名字,一般運用于類似的工業(yè)應用。美國證券交易委員會(sec)的“singlizer”-使產品的聲譽形成一條車道從多個車道?！敖洕啪彽乃俣缺怼敖档彤a品一旦它的出口,labeller填料等。美國證券交易委員會(sec)的“大規(guī)模流動”-興是用來跟上高速過程,例如,填料,labeller等。“轉會表”的方向發(fā)展,促進轉移-流動。這些不同的目的是輸送機部分因此為了控制產品,通過不同的處理流程。一個典型的機械輸送系統(tǒng)用于食品應用包括了兩百機械根據大小電器部件的系統(tǒng)。一些常見的但又極為重要的組件,可能是標準和積累了家族的輸送系統(tǒng)。側架、間隔臂的酒吧,最后板、覆蓋板、內彎板、外板、彎曲的軌道和井(開車,尾巴和奴隸)。大小和數量的變化來表明自己的這些部分的長度的自動調節(jié)式氣力輸送的對應部分的內容和數量的軌跡-ing的寬度和類型的鏈所要求的。存在的問題及在當前的設計缺陷、制造和裝配機械輸送設備多樣化、包括: ?在設計對部分 ?高成本的一些組件 ?長時間參與總裝/維修 ?使用非標零件 圖1 4．部分的改進 為了識別領域的材料、降低成本勞動的成本分析的主要輸送部件進行了研究估計成本的百分比各部分的關系所有這類零件的總成本。這個分析的目的是為了識別關鍵零部件,主要負責在-壓痕的成本,從而探討輸送方式對于降低成本的部分。 表1顯示了一個50-section輸送機的成本分析系統(tǒng)-瞬變電磁法(tem)。通過分析可知,有12個零件組成的15達79%總材料成本的輸送系統(tǒng),在那里的進一步研究的重點改進設計,降低成本是可能的。從這些,七個部分,分別鑒定為關鍵的部位(顯示的 星號符號在表1)構成最大數量的成分-達71%的數量,并包括在整體上的資料成本。在這些人之中,三種成分(腿套,側架和支持渠道)被發(fā)現(xiàn)占總數的50%輸送機材料成本。詳細分析了每一種12考慮到零件的原則進行并行en -工程、設計制造和面向裝配的設計,和研制了一種新的改進設計,每宗[10]。德-改進設計的尾巴的一些選定的主要部件 5.腿套附件的重新設計 在一個輸送系統(tǒng),腿是安裝在側架保持整個輸送系統(tǒng)在了地板上?，F(xiàn)有的設計工作的自動調節(jié)式氣力輸送的腿,但是花費也很昂貴的制造、他們有穩(wěn)定的問題,并會造成延誤發(fā)貨。延遲 通常是造成這些部分不到位從超過- 供應商準時。最關鍵的規(guī)格要求為輸送機是: 帶式輸送機?強度負荷 ?穩(wěn)定性 ?簡化了安裝 安逸的靈活性(?調整高)。 圖2顯示的所有部件的使用現(xiàn)有的設計輸送機的腿。指定的密碼是零件編號表2中所描述的,體現(xiàn)了一種——的一個故障成本。 完整的勞動時間要求組裝系統(tǒng)性的腿?，F(xiàn)有的腿設置由塑料腿括號內的命令來自海外,不銹鋼管,腿 切成指定的尺寸,腿管子塑料的調整,是哪一種管夾到腿是在底部,如圖2。凸耳,切成大小、鉆孔、焊接而成廣場到腿 管螺栓角度拉條和背襯板,以支持腿支架螺栓。#各部分的表2意味著這個號碼在每個部分元件的數量和質量是特殊的。 腿各部分的設計。公司利用這個設計為許多年,但一個常見的投訴。據報導,客戶是不穩(wěn)定的腳。從最初的調查,就變得很明顯就是不銹鋼管的聲譽之間和塑料腿支架(部分 在圖1和第3部分。2)沒有剛性足夠了。連接這些零件是唯一一個6毫米螺栓。有時,當輸送系統(tǒng)正載著滿載荷、觀察發(fā)現(xiàn)產品 輸送機的腿是不穩(wěn)定的,并引起了機械震動。其中最主要的原因是由于一個單一的螺栓連接兩端的凸耳在第三部分和部分的——輸送機可靠性具有重要物質和要求。 為了滿足顧客的期望立即改正?？紤]到存在的問題——輸送機腿德標志和客戶的喜好,一個新設計的輸送機腿被發(fā)展。一般的強度和穩(wěn)定性腿被認為是主要的標準。 在新的設計方案的觀點,但其他的考慮簡單的計,海外部分的安逸裝配環(huán)節(jié)的調試。圖3顯示,新設計的輸送機的腿總成,和表3給出了描述和造價的每一部分。 圖3顯示,新設計僅由五個主要的各部位為輸送機的腿比八種主要的部件舊的設計。在舊的設計、塑料腿支架,腿塑料調節(jié)和腿管子管是最貴的項目成本核算的72%的腿總成。 表1。輸送機關鍵零部件,基于部件成本分析 產品說明 腿*設置 *側架 支持渠道* 彎曲軌跡 *Rt.滾子軸 尾軸 間隔條* 支持*穿帶 支持一端穿條* 終板 蓋板 彎板 轉矩臂支架 槽蓋 彎板內 總 關鍵零部件 數量 68 80 400 8 139 39 135 400 132 39 39 8 18 97 8 材料應用 塑料腿+ SS管 2 5.m m SS C 信道SS 塑料 20直徑的S軸 35直徑不銹鋼 50X50X6 SS 40×10毫米塑料 塑料 2 5.m m / SS 1 6.m m S / S 2 5.m m / SS 6毫米的飛船空間站板 不銹鋼2 5.m m / SS 花費(%) 20.22 16.07 15.00 14.36 6.70 6.27 5.43 5.36 3.01 1.88 1.57 1.29 1.21 0.97 0.66 100.00 改進的可能 是的 是的 是的 沒有 是的 沒有 是的 是的 是的 是的 沒有 是的 是的 是的 是的 是的 *表2。成本分析對老腿設計組裝 部分描述。 1 塑料腿支架 5 腿管子塑料調整 6 凸 4 角度拉條 7 背襯板 2 腿管 3 螺栓 8 總裝配成本(焊接) 圖2 圖3 表3。成本分析對新設計的腿總成 （部分描述） 1 不銹鋼角(50×50×3毫米) 3 腿塑料調整 4 交叉brassing 5 螺栓 2 背襯板 結果,那些部分都已經被一種不銹鋼角的影響并提出了一種新的塑料腿調整降低生產成本的腿assem -bly由接近50%。因此零件的總數量的腿從19日已減少到15和總成本為每回合的設置 減少了55美元的新設計。新輸送機腿設計、測試時,被發(fā)現(xiàn) 更為安全、穩(wěn)定的比舊的設計。消除零件號1個月和5從老式輸送機設計作出了新的設計更加穩(wěn)定和剛性的。此外,寬度,釘在十字架上支撐也有提高,而不是兩個螺栓的山一個在舊的設計。這樣就提供了整個輸送機腿的設置額外的力量。 6側架的重塑 邊框架是首要支持輸送系統(tǒng)提供體力輸送機及幾乎所有的 零件安裝在它。側架的預計也會有一個剛性的力量來提供必要的支持給所有的荷載進行了輸送機。它也可適應所有相關的輸送機 組件的裝配。關鍵的考慮的一面框架設計是: 側架的大小(?深度) ?強度的材料 ?易于裝配 ?易于制造 圖4顯示了側架尺寸和參數。 側架的使用,在現(xiàn)有的設計深度尺寸(尺寸H在圖4)調查時,發(fā)現(xiàn)之間的距離間隔的酒吧，軸(孔尺寸和回報G和F,如圖4)降低的時候,就像有了一些不必要的兩個人之間的距離。更為重要的一點,定義之前先檢查一下設計參數,以確保帶來另外兩份關系更加密切,返回鏈不會趕上間隔條而輸送機在運行。該模型的新球隊的框架設計畫在計算機輔助設計(CAD),以確保所有的規(guī)格是聲音部分是放置在位置和檢查的間隙很適合。通過這一原則的可制造性設計的新球隊的框架設計是對稱的,以便它適用于所有類型 側架的。這個變化將減小尺寸的一邊所有通徑的框架顯著鏈。 表4顯示的維度上的比較舊的設計和新設計的側架為同一鏈類型。 圖4 表4。新的和舊的側架尺寸參數 它指出整體規(guī)模(深度)的輸送機有什么期望減少241 mm 199毫米(尺寸H),節(jié)約了42毫米不銹鋼在每側架馬努-factured。因此,從一個不銹鋼薄板×毫米,1500 3000股老設計參數只允許六3米長的側架但隨著新的設計參數,現(xiàn)在它是可能的生產7側架3米長從同樣的表大小。用于的資料數量也是再保險——側架認為為更深入的研究。據估計,約55%總成本的輸送系統(tǒng)都花在材料。 目前的資料用于側架是2.5毫米厚污點-304鋼的等級食物少。目前,還有其他的材料市場上可以買到的厚度,可以選擇作為一個選項。為此,一位撓度分析進行了預測,如果有任何其他類型的資料西裝能夠取代現(xiàn)有的資料,這樣它才不會沒有通過它的 強度標準。分析6.1撓度側架圖5給出了確定的實驗系統(tǒng)實踐新球隊的框架下,在X,Y方向不同加載條件。隨著新的設計參數的一組側架的生產調查撓度等1 6.m米厚的不銹鋼側架。一段側架螺栓與間隔條和回歸測試-軸是組裝做這個實驗。獲得的結果撓度運用可變荷載側架的一個區(qū)段通過一個液壓。顯示在圖5,撓度表 放置在垂直(Y)和橫向(X)軸來測量嗎任何閱讀上觀察到的側架。應用的負荷是通過對側架的液壓機向下方向。 側架的支持上從同樣的位置那里的腿是安裝在側架。 8的軌跡輸送機路段觀察任何異常在大負載。負載的應用于實驗輸送機部分在估算和高于實際負荷欺詐-在真正輸送機系統(tǒng)條件應用。輸送設備的通常用來攜帶下的荷載一公噸,每米 工業(yè)應用于食品和飲料行業(yè)。掣普珥-應用大量的輪廓點是估計偏轉對側架在高負載下。數字6和7取得成果的 通過實驗對輸送機的四個進程和部分六軌,分別。 從獲得的結果,觀察2 KN下?lián)隙戎档暮奢d作用下,幾乎是在2毫米 圖5 圖6 圖7 類型的部分。在一定情況下,1.6毫米不銹鋼側架的設計,可以一種可能的選擇在現(xiàn)有的輸送機側架的設計。據預計,有更大的部分,對輸送帶撓度的側架的意志呆在允許范圍內,也就是說,±5毫米。主要的是為什么這個試驗是確保側架裂紋不扣在高負載下。因此沒有 對于任何證據屈曲發(fā)生的各種類型的部分使用。但預計也,經驗教訓的基礎上工程師和調查研究,在當前完整的總成后,輸送設備想像的力量,這將進一步額外減少可靠性偏斜對側架。例如,撓度,對于每一套測量實驗的意義。與安裝在側架腿,部隊將行為相反的方向,將極大推動側架里面。完整的觀察可見特發(fā)性肺纖維化-保護的這個假設當一個完整可以得出結論 輸送機是內制造和測試試驗的基礎上的新設計參數。 所有的實驗結果,得到了令人滿意的結果,它是騙人的-那1.6毫米不銹鋼304側架品位是專為輸送帶,對于食物和飲料行業(yè) 指定的指導方針下負載。制造的成本節(jié)約這個地區(qū)有顯著的自預計80%的材料的用量在一個輸送系統(tǒng)是不銹鋼做的。 6.2側架成本分析 物料檢討和撓度的分析表明了現(xiàn)有2.5毫米不銹鋼薄板設計是一個在身邊的時候我是誰框架的食品和飲料輸送機應用。alysis也顯示,1.6毫米厚的不銹鋼薄板即可作為一種替代性材料為側架,這將履行令人滿意。表5顯示一個比較成本的舊的,新設計的側架,哪個 表明,節(jié)約每側架在新設計是37億美元(例如:一個儲蓄的50.1%)。除此之外,節(jié)約成本,減少側架從尺寸241 mm 199 mm也將允許生產一個額外側架的3000×1500毫米不銹鋼。 在圖紙上。新設計的改善是開展了好幾個其他關鍵的部位,如支持渠道,還滾子軸上,穿條間隔的酒吧,支持和支持,一端穿帶 導致更多的成本和勞動的儲蓄和緩解肌肉吉諾比利-成和組裝等。例如,新的設計的支持總成(包括支持渠道穿帶和一端穿條)要求降低若干進程,減少磨損的紙條厚度、使用一個新的M截面通道和規(guī)定使用不同種類的鏈給人們提供了一種節(jié)約成本的33.7%實驗結果表明,改進的設計。這種新設計的輥軸的回報-用一種節(jié)約成本和減少50% 44.5%的勞動力時間。這種新設計間隔酒吧提供費用估計從節(jié)省25%的舊的設計。 7 一個在測試設計實施的輸送系統(tǒng) 設計改進的實施零件和部件進行設計,圖靈測試和組裝的一個較為完整的輸送系統(tǒng)。這新的和改進的測試和驗證輸送機當時性能與實際產品(塑膠瓶)。分析了成本——還進行了比較sis是整體成本的儲蓄,在這個測試輸送機與所涉及的費用與一個相同的輸送機 基于陳舊的設計[7]。新的考試輸送機是一種類型(圖8),共有三個不同的部分的總長度5米。部分six-track C1是一段截面C2輸送機,加入是一個six-track彎曲90?輸送機。這是連接到輸送機補體C3,它是一段eight-track輸送機的部分,稱為雜合- 國家的兩種不同類型的枷鎖,標簽和力量。測試輸送含有共有26主要部分。圖9所示的是用于測試的測試輸送機在合作產品開發(fā)流程 公司。性能和效率的新測試方法的輸送機和它的重要的新零件進行了光滑、無噪音的表演-通過觀察極佳的產品開發(fā)流程的空的塑膠喝瓶輸送鏈條。所有的器官和輸送系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)良好的靜動態(tài)性能充分展示功能。一個完整的成本分析在測試輸送機進行了研究 為了衡量不同新與舊的設計也在組裝評價緩解和減少勞動expendi -真正的。部件數量,所用的原材料、生產成本進行了計算和百分比等各個部分的存款每一部分和整體系統(tǒng)進行測定。 圖8 圖9 8結果和討論 最關鍵的面積來查看是否考慮是新的支持通道的設置和滴盤中加入已經執(zhí)行用較少的勞動消耗。注意的是,也已經向 確保勞動者已經工作有效地工作。 《紐約時報》用于組裝的輸送系統(tǒng)是在意料之中的對取決于心情的工人和其他外部前沿空中管制官-工具。但是努力達到盡可能密切的時間制造的輸送設備。一項研究揭示了證明成本分析的事實:生產成本節(jié)約?40%或更多達到了 八改良設計部分節(jié)約成本實現(xiàn)了26%,34%在其他三個部分組成。 ?在高成本部分,最大的儲蓄為實現(xiàn)軸側架,還輥,腿集和支持穿條紋的。 ?的總費用降低了19%的輸送機。 ?整體勞動力成本在裝配的輸送機降低了20%。 研究表明,該儲蓄完成主要輸送機的零件,達到或超過設計 不是設計專業(yè)。其中最主要的變化,這些變化輸送機系統(tǒng)的影響是設計的修訂側架的設計參數,這也會影響到這些變化在其他地方,都是同盟。其次,發(fā)展支持新的M剖面的通道隨著標準磨損 條添加到巨大的成就在新的輸送機的設計。完成從全新的設計減少了勞動也做出了重大影響成本和流水線上提高了產品設計和制造。同時也注意到,它是由categorising間隔棒不同數量的軌跡im - 證明了選拔程序的設計。新輸送機制度已成為更經濟且有效的成本和需求使用額外的增強材料被淘汰出局。 9結論 在設計和制造機械輸送系統(tǒng)-等方面,有相當不足的研究工作的輸送機設計優(yōu)化,特別是缺乏應用技術來設計改進在這樣的系統(tǒng)。在為了提高成本和訂貨至交貨的時間——在輸送系統(tǒng) 瞬變電磁法(tem)、一個完整的故障分析,這也是一種試輸送機等久了進行評估的高消費地區(qū)于輸送機馬努-成。分析運用原則的支持 可制造性設計,為提高面向裝配的設計在不犧牲的功能設計和運行的系統(tǒng)。一種新的式輸送機設計提出了一種基于所有 建議的修改的自動調節(jié)式氣力輸送的組件。該建議驗證了輸送系統(tǒng)以及在考試的時候所采用的合作公司。結果證明見sub - cessful與整體的儲蓄,在成本和19%下降20%總勞動成本。研究結果顯示,應用DFMA的規(guī)則,設計和組裝的費用的一個情結 像機械輸送系統(tǒng)為食品加工即可戲劇性的減少。 參考 1. 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